CN107831897A - 一种虚拟装配操作中rula评测方法 - Google Patents

一种虚拟装配操作中rula评测方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于体感交互领域，具体的说是一种对快速上肢评价进行自动检测的虚拟装配操作中RULA评测方法。该评测方法包括以下步骤：步骤一计算平面法向量；步骤二：上臂评分；步骤三：前臂评分；步骤四：腕部评分；步骤五：颈部评分；步骤六：躯干评分；步骤七：腿部评分。本发明是一种从快速上肢评价出发，旨在利用体感交互技术和计算机技术自动计算出上臂、前臂、腕部、颈部、躯干和腿部的评分，能够通过Kinect V2采集的人体骨骼点构建评价体系从而自动评分的虚拟装配操作中RULA评测方法。

Description

一种虚拟装配操作中RULA评测方法
技术领域
本发明属于体感交互领域，具体的说是一种对快速上肢评价进行自动检测的虚拟装配操作中RULA评测方法。
背景技术
快速上肢评价是由诺丁汉大学的职业工效研究所的Lynn McAtamney博士和NigelCorlett博士开发，并于1993年发表，该方法主要是通过对人体各部分的姿势、用力情况和肌肉的使用情况的研究来评估由于工作原因造成人体上肢肌肉骨骼损伤风险的大小，并通过在制衣行业对制衣工人进行抽样试验，验证了该方法的有效性。早期的产品设计主要考虑实用性，在设计过程中很少考虑人使用或操作的因素，然而生产或是使用中最基本的标准之一就是产品是否符合人的生理尺寸。这就需要使用者在使用过程中进行人机工程学评估，评估过程主要通过专业的人员进行操作，一般人员难以解决此类问题。
发明内容
本发明提供了一种从快速上肢评价出发，旨在利用体感交互技术和计算机技术自动计算出上臂、前臂、腕部、颈部、躯干和腿部的评分，能够通过Kinect V2采集的人体骨骼点构建评价体系从而自动评分的虚拟装配操作中RULA评测方法。
本发明技术方案结合附图说明如下：
一种虚拟装配操作中RULA评测方法，该检测方法包括以下步骤：
步骤一、计算平面法向量；具体方法如下：
11)开启Kinect V2，通过Kinect V2人机交互设备中的深度相机获取人体25个部位骨骼点数据，其中25个部位骨骼点包括头、颈、肩中心、左拇指、右拇指、左指尖、右指尖、左手、右手、左手腕、右手腕、左肘、右肘、左肩膀、右肩膀、脊柱、髋关节中心、左臀、左膝盖、左脚踝、左脚、右臀、右膝盖、右脚踝、右脚；
12)计算横断面法向量：
采集人体直立时的左脚坐标点A1(x1,y1,z1)、右脚踝坐标点A2(x2,y2,z2)、右脚坐标点 A3(x3,y3,z3)，可得向量向量构建横断面，首先确认横断面法向量可得
其中设B1为(y2-y1)×(z3-z2)-(z2-z1)×(y3-y2)，B2为 (z2-z1)×(x3-x2)-(x2-x1)×(z3-z2)，B3为(x2-x1)×(y3-y2)-(y2-y1)×(x3-x2)；
横断面法向量即为n1＝(B1,B2,B3)，采集脊柱坐标点A4(x4,y4,z4)，颈坐标点 A5(x5,y5,z5)，得到脊柱到颈横断面法向量n1与向量的夹角即为如果角度θ1的夹角小于90°，横断面法向量变为n1＝(-B1,-B2,-B3)，否则不变；
13)计算冠状面法向量；
采集人体直立时的左肩膀坐标点A6(x6,y6,z6)、右肩膀坐标点A7(x7,y7,z7)、髋关节中心坐标点A8(x8,y8,z8)，可得到左肩膀到右肩膀向量右肩膀到髋关节中心向量构建冠状面，首先确认冠状面法向量可得
其中设为C1为(y7-y6)×(z8-z7)-(z7-z6)×(y8-y7)，C2为 (z7-z6)×(x8-x7)-(x7-x6)×(z8-z7)，C3为(x7-x6)×(y8-y7)-(y7-y6)×(x8-x7)；
冠状面法向量即为n2＝(C1,C2,C3)，采集右脚踝坐标点A2(x2,y2,z2)、右脚坐标点A3(x3,y3,z3)，可得到右脚踝到右脚向量向量n2与向量的夹角即为如果角度θ2的夹角小于90°，不变，否则，冠状面法向量变为 n2＝(-C1,-C2,-C3)；
步骤二、上臂评分；上臂评分包括为左上臂评分和右上臂评分；
上臂评分基础评分是通过查看上臂的弯曲程度给出评定，加分项中如果肩膀上提加1 分；如果上臂外展加1分，如果胳膊的重量可以得到支撑则减1分；
上臂评分需要计算肩膀与肘连接的向量与两个法向量的夹角，根据角度所在区间确定基础评分；再以肩中心为中点，计算肩膀到肩中心与肩中心到颈部的夹角，从而确定肩膀是否上提；由于上臂正常活动时，最远的活动距离是肩中心到肩膀的向量垂直活动平面，当上臂外展之后，肘到肩中心的距离将大于直角三角形的斜边，从而通过长度比较判断是否外展；支撑通过计算肘的点是否在固定的活动区域，从而判断是否存在支撑情况；
上臂需要考虑先采集颈坐标点A5(x5,y5,z5)，左肩膀坐标点A6(x6,y6,z6)、右肩膀坐标点 A7(x7,y7,z7)、左肘坐标点A9(x9,y9,z9)、右肘坐标点A10(x10,y10,z10)，肩中心坐标点A11(x11,y11,z11)，得到左肩膀到左肘向量右肩膀到右肘向量肩中心到左肩膀向量肩中心到右肩膀向量肩中心到颈部向量
步骤三、前臂评分；前臂评分包括左前臂评分和右前臂评分；
前臂的基础评分需要根据前臂的弯曲程度评定，加分项是如果前臂置于身体中线的另一侧或置于身体的外侧则加1分；
前臂的基础得分需要计算肘到手腕的向量与横断面法向量的夹角，根据夹角进行基础分判定，加分项需要通过计算肩中心到左肩膀向量与肘到手腕的向量夹角进行判定，其中过中线的夹角需要根据肩中心到左肩膀的长度即斜边和左肘到左手腕长度通过余弦定理换算；
前臂需要考虑先采集左肘坐标点A9(x9,y9,z9)、右肘坐标点A10(x10,y10,z10)、左手腕坐标点A12(x12,y12,z12)、右手腕坐标点A13(x13,y13,z13)，左肘到左手腕向量右肘到右手腕向量
步骤四、腕部评分；腕部评分包括左手腕评分和右手腕评分；
腕部的基础评分是根据手的弯曲程度评定，加分项仅通过弯曲是否脱离中线评定，除此之外还有腕部扭转的评定，在腕部可扭转的范围1分，接近或处于极限则为2分；
腕部的基础得分需要计算肘到手腕向量与手腕到指尖向量的夹角，从而确定基础得分；加分项是腕部脱离中线，假设腕部未脱离中线，肘到手腕向量与手腕到指尖向量应为钝角三角形，可以计算出斜边长度，此时指尖点到肘的距离应与斜边相等，如果脱离中线，则小于斜边长度；其中腕部扭转通过对比肘和手腕的欧拉角判断即欧拉角通过Kinect V2采集的骨骼点四元数换算；
腕部需要考虑先采集左肘坐标点A9(x9,y9,z9)、右肘坐标点A10(x10,y10,z10)、左手腕坐标点A12(x12,y12,z12)、右手腕坐标点A13(x13,y13,z13)、左指尖坐标点A14(x14,y14,z14)、右指尖坐标点A15(x15,y15,z15)，左肘到左手腕向量右肘到右手腕向量左手腕到左指尖向量右肘到右手腕向量左肘四元数q1＝[Wq1 Xq1 Yq1 Zq1]T、右肘四元数 q2＝[Wq2 Xq2 Yq2 Zq2]T、左手腕四元数q3＝[Wq3 Xq3 Yq3 Zq3]T、右手腕四元数q4＝[Wq4 Xq4Yq4 Zq4]T；四元数直接由Kinect V2可输出，其中W是旋转的角度，X,Y,Z 用来确定旋转轴，可表示为Q＝W+Xi+Yj+Zk，对于i,j,k本身的几何意义可以理解为一种旋转，其中i旋转代表X轴与Y轴相交平面中X轴正向向Y轴正向的旋转，j旋转代表Z 轴与X轴相交平面中Z轴正向向X轴正向的旋转，k旋转代表Y轴与Z轴相交平面中Y轴正向向Z轴正向的旋转；
步骤五、颈部评分；
颈部评分基础评分是根据头部的弯曲程度评定，加分项包括颈部扭转和颈部侧弯；
颈部通过计算头到颈部的向量与两个法向量的夹角，即可根据角度范围得到基础得分。加分项颈部的扭转只需要比较颈部与肩中心的欧拉角即可进行评判；颈部的侧弯可计算肩中心到肩膀的向量与头到颈部的向量的夹角，从而判断侧弯情况；
颈部需要考虑先采集坐标点A5(x5,y5,z5)、左肩膀坐标点A6(x6,y6,z6)、肩中心坐标点 A11(x11,y11,z11)、头坐标点A16(x16,y16,z16)；头到颈部向量颈四元数q5＝[Wq5 Xq5 Yq5 Zq5]T、头四元数q6＝[Wq6 Xq6Yq6 Zq6]T；
步骤六、躯干评分；
躯干评分基础评分是根据身体的弯曲程度评定，如果是坐姿则为1分，加分项包括躯干扭转和躯干侧弯；
躯干的通过计算肩中心到髋关节中心的向量与法向量n1的夹角，根据夹角的范围得到基础得分，其中坐姿的评估需要比较左臀到左膝盖向量与法向量n2的夹角进行评价。加分项扭转比较肩中心与髋关节中心的欧拉角即可进行评判；躯的侧弯可计算肩中心到髋关节中心的向量与左臀到右臀的向量的夹角，从而判断侧弯情况；
躯干需要考虑先采集肩中心坐标点A11(x11,y11,z11)、髋关节中心坐标点A17(x17,y17,z17)、左臀坐标点A18(x18,y18,z18)、右臀坐标点A19(x19,y19,z19)，左膝盖坐标点A20(x20,y20,z20)，肩中心到髋关节中心的向量左臀到右臀的向量左臀到左膝盖向量肩中心四元数q7＝[Wq7 Xq7 Yq7 Zq7]T、髋关节中心四元数q8＝[Wq8 Xq8 Yq8 Zq8]T
步骤七、腿部评分；
腿部的计分是双腿和双脚是否有很好的支撑且处于平衡状态且平衡1分，不平衡2分，本发明选取第一动作时默认为平衡，并记录左膝盖、右膝盖、左脚踝和右脚踝的空间点作为原始点，后续动作评价过程中如果以上四点离开原始点15cm，即认为平衡打破；
记录起始左膝盖坐标点Fw1(xw1,yw1,zw1)、右膝盖坐标点Fw2(xw2,yw2,zw2)、左脚踝坐标点 Fw3(xw3,yw3,zw3)、右脚踝坐标点Fw4(xw4,yw4,zw4)；采集左膝盖坐标点A20(x20,y20,z20)、右膝盖坐标点A21(x21,y21,z21)、左脚踝坐标点A22(x22,y22,z22)、右脚踝坐标点A23(x23,y23,z23)。
步骤二中所述的左上臂评分和右上臂评分的具体方法如下：
a、对左上臂进行评分；评分包括基础分和加、减分；
①、基础分的评分标准为：计算与n1、n2夹角θ3、θ4，当θ3＜20°时，评分为1 分，当θ4＞90°或20°≤θ3＜45°时，评分为2分，当θ4＜90°或45°≤θ3＜90°时，评分为3分，当θ4＜90°或90°＜θ3时，评分为4分；
②、加、减分的评分标准为：加分项判定包括肩膀是否上提，左上臂是否外展，胳膊的重量是否可以得到支撑；
肩膀是否上提，只需要计算与夹角θ5，当θ5＜70°时，认为肩膀上提，在基础分的上面加1分，否则肩膀未上提；
左上臂是否外展，只需先计算肩中心到左肩膀的距离再计算左肩膀到左肘的距离如果未外展，识别时，需要记录当前肩中心和左肘的距离接下来判断是否如果是，即表示左上臂外展，在基础分的上面加1分，否则未上提；
胳膊的重量是否可以得到支撑需要记录第一动作时左肘点的位置点D1(X1,Y1,Z1)，随后的动作评价距离就说明左肘未离开固定位置，认为有支撑，在基础分的上面减1分，否则没有支撑；
b、对右上臂进行评分；评分包括基础分和加、减分；
①、基础分的评分标准为：计算与n1、n2夹角θ6、θ7，当θ6＜20°时，评分为1 分，当θ7＞90°或20°≤θ6＜45°时，评分为2分，当θ7＜90°或45°≤θ6＜90°时，评分为3分，当θ7＜90°或90°＜θ6时，评分为4分；
②、加、减分的评分标准为：加分项判定包括肩膀是否上提，右上臂是否外展，胳膊的重量是否可以得到支撑；
肩膀是否上提，只需要计算与夹角θ8，当θ8＜70°时，认为肩膀上提，在基础分的上面加1分，否则肩膀未上提；
右上臂是否外展，只需先计算肩中心到右肩膀的距离再计算右肩膀到右肘的距离如果未外展，识别时，需要记录当前肩中心和右肘的距离接下来判断是否如果是，即表示右上臂外展，在基础分的上面加1分，否则未上提；
胳膊的重量是否可以得到支撑需要记录第一动作时右肘点的位置点D2(X2,Y2,Z2)，随后的动作评价距离就说明右肘未离开固定位置，认为有支撑，在基础分的上面减1分，否则没有支撑。
步骤三中所述的左前臂评分和右前臂评分的具体方法如下：
c、对左前臂进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：计算与n1夹角θ9，当60°＜θ9＜100°时，评分为1分，当0°＜θ9≤60°或100°≤θ9时，评分为2分；
②、加分的评分标准为：加分项判定包括前臂置于身体中线的另一侧或置于身体的外侧；
如果左前臂在正常范围进行虚拟装配，那么分两步进行识别：
第一步，计算肩中心到左肩膀向量与的夹角θ10，当θ10＜90°时，表示置于身体的外侧，加1分，否则进行第二步识别；
第二步，计算反向夹角多大会超过中线，肩中心到左肩膀的距离l1，左肘到左手腕长度可以求得夹角为当θ10＞(180°-θ11) 时，表示跨过中线，加1分，否则，不加分；
d、对右前臂进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：计算与n1夹角θ9，当60°＜θ12＜100°时，评分为1分，当0°＜θ12≤60°或100°≤θ12时，评分为2分；
②、加分的评分标准为：加分项判定包括前臂置于身体中线的另一侧或置于身体的外侧；
如果右前臂在正常范围进行虚拟装配，那么分两步进行识别：
第一步，计算肩中心到右肩膀向量与的夹角θ13，当θ13＜90°时，表示置于身体的外侧，加1分，否则进行第二步识别；
第二步，计算反向夹角多大会超过中线，肩中心到右肩膀的距离l5，右肘到右手腕长度可以求得夹角为当θ13＞(180°-θ14)时，表示跨过中线，加1分，否则，不加分。
步骤四中所述的左手腕评分和右手腕评分的具体方法如下：
e、对左手腕进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：
计算与夹角θ15，当θ15＜5°时，评分为1分，当5°≤θ15＜15°时，评分为2分，当15°≤θ15时，评分为3分；
②、加分的评分标准为：加分项为腕部弯曲是否脱离中线；
左肘到左手腕长度l9，左手腕到左指尖长度计算此时左指尖到左肘的距离当加1分，否则，不加分；
扭转需要计算左肘欧拉角为
左手腕的欧拉家为
如果(φ3-φ1)＜60°、且且(γ3-γ1)＜60°、且则认为左手腕部在可扭转的范围，评分为1分，否则，评分为2分；
f、对右手腕进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：计算与夹角θ16，当θ16＜5°时，评分为1分，当5°≤θ16＜15°时，评分为2分，当15°≤θ16时，评分为3分；
②、加分的评分标准为：加分项为腕部弯曲是否脱离中线；
右肘到右手腕长度l10，右手腕到右指尖长度计算此时右指尖到右肘的距离当加1分，否则，不加分；
扭转需要计算右肘欧拉角为
右手腕的欧拉家为
如果且(φ4-φ2)＜60°、且(γ4-γ2)＜60°、且则认为右腕部在可扭转的范围，评分为1分，否则，评分为2分。
步骤五中颈部评分的具体方法如下：
对颈部进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：
计算与n1、n2的夹角θ17、θ18，当θ17＜10°且θ18＞90°时，评分为1分，当 10°≤θ17＜20°且θ18＞90°时，评分为2分，当θ17＞20°且θ18＞90°时，评分为3分，当θ18≤90°时，评分为4分；
②、加分的评分标准为：
加分项中颈部计算欧拉角为
头欧拉角为
如果(φ6-φ5)＞15°或或(γ6-γ5)＞15°，即说明颈部扭转，加1分，否则不加分；
加分项中颈部侧弯计算与夹角θ19，如果θ19＜85°或θ19＞95°，加1分，否则不加分。
步骤六中躯干评分的具体方法如下：
对躯干进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：
计算与n1的夹角θ20，当θ20＜3°时，评分为1分，当3°≤θ20＜20°时，评分为2分，当20°≤θ20＜60°时，评分为3分，当60°≤θ20时，评分为4分；如果与n2的夹角θ21＜30°，就认为躯干得到支撑，基础平分直接1分，否则，依照θ20范围评分；
②、加分的评分标准为：
加分项肩中心欧拉角为
髋关节中心欧拉角为
如果(φ8-φ7)＞15°或或(γ8-γ7)＞15°，即说明躯干扭转，加1分，否则不加分；
加分项中颈部侧弯计算与夹角θ22，如果θ22＜85°或θ22＞95°，加1分，否则不加分。
步骤七中腿部评分的具体方法如下：
计算 当l15＜15cm且l16＜15cm且l17＜15cm且l18＜15cm时，认为双腿和双脚均有很好的支撑，评分为1分，否则，评分为2分。
本发明的有益效果为：本发明能将快速上肢评价法的评判设计成计算机能接受的方法，并准确的评价当前动作的级别，从而减少专业人员的工作量，减少人力成本。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的平面构件图；
图3a为本发明中当操作者上臂为20°时示意图；
图3b为本发明中当操作者上臂为20°～45°时示意图；
图3c为本发明中当操作者上臂为20°+时示意图；
图3d为本发明中当操作者上臂为45°～90°时示意图；
图3e为本发明中当操作者上臂为90°+时示意图；
图4为本发明左肩膀到左肘向量与法向量n1、n2的夹角图；
图5为本发明上臂外展距离l3的向量图；
图6为本发明肘点动作距离到固定点的范围图；
图7a本发明操作者前臂为60°～100°时示意图；
图7b本发明操作者前臂为0°～60°或100°+时示意图；
图7c本发明操作者前臂超过中线或是外侧图；
图8本发明前臂夹角计算图；
图9本发明前臂过中线夹角图；
图10a本发明操作者腕部为水平时示意图；
图10b本发明操作者腕部为0°～15°时示意图；
图10c本发明操作者腕部为15°+时示意图；
图10d本发明操作者腕部为偏离中线图；
图11本发明腕部夹角计算图；
图12本发明腕部脱离中线计算图；
图13本发明腕部、手部欧拉角示意图；
图14a本发明操作者颈部为0°～10°时示意图；
图14b本发明操作者颈部为10°～20°时示意图；
图14c本发明操作者颈部为20°+时示意图；
图14d本发明操作者颈部后仰时示意图；
图15a本发明操作者躯干直立时示意图；
图15b本发明操作者躯干0°～20°时示意图；
图15c本发明操作者躯干20°～60°时示意图；
图15d本发明操作者躯干60°+时示意图；
具体实施方式
参阅图1，一种虚拟装配操作中RULA评测方法，该检测方法包括以下步骤：
步骤一、计算平面法向量；具体方法如下：
由于Kinect V2的摆放位置不一定水平，并且RULA单纯通过骨骼之间的夹角比较会存在互相影响的干涉现象，需要根据实际情况重新构建平面，通过骨骼和平面法向量的比较来确定当前动作的评分，如图2所示，可以根据骨骼点的数据构建坐标系，本发明只需要构建出横断面和冠状面的法向量。
通过Kinect V2人机交互设备中的深度相机获取人体25个部位骨骼点数据，其中25个部位骨骼点包括头、颈、肩中心、左拇指、右拇指、左指尖、右指尖、左手、右手、左手腕、右手腕、左肘、右肘、左肩膀、右肩膀、脊柱、髋关节中心、左臀、左膝盖、左脚踝、左脚、右臀、右膝盖、右脚踝、右脚。
11)开启Kinect V2，通过Kinect V2人机交互设备中的深度相机获取人体25个部位骨骼点数据，其中25个部位骨骼点包括头、颈、肩中心、左拇指、右拇指、左指尖、右指尖、左手、右手、左手腕、右手腕、左肘、右肘、左肩膀、右肩膀、脊柱、髋关节中心、左臀、左膝盖、左脚踝、左脚、右臀、右膝盖、右脚踝、右脚；
12)计算横断面法向量：
采集人体直立时的左脚坐标点A1(x1,y1,z1)、右脚踝坐标点A2(x2,y2,z2)、右脚坐标点 A3(x3,y3,z3)，可得向量向量构建横断面，首先确认横断面法向量可得
其中设B1为(y2-y1)×(z3-z2)-(z2-z1)×(y3-y2)，B2为 (z2-z1)×(x3-x2)-(x2-x1)×(z3-z2)，B3为(x2-x1)×(y3-y2)-(y2-y1)×(x3-x2)；
横断面法向量即为n1＝(B1,B2,B3)，采集脊柱坐标点A4(x4,y4,z4)，颈坐标点 A5(x5,y5,z5)，得到脊柱到颈横断面法向量n1与向量的夹角即为如果角度θ1的夹角小于90°，横断面法向量变为n1＝(-B1,-B2,-B3)，否则不变；
13)计算冠状面法向量；
采集人体直立时的左肩膀坐标点A6(x6,y6,z6)、右肩膀坐标点A7(x7,y7,z7)、髋关节中心坐标点A8(x8,y8,z8)，可得到左肩膀到右肩膀向量右肩膀到髋关节中心向量构建冠状面，首先确认冠状面法向量可得
其中设为C1为(y7-y6)×(z8-z7)-(z7-z6)×(y8-y7)，C2为 (z7-z6)×(x8-x7)-(x7-x6)×(z8-z7)，C3为(x7-x6)×(y8-y7)-(y7-y6)×(x8-x7)；
冠状面法向量即为n2＝(C1,C2,C3)，采集右脚踝坐标点A2(x2,y2,z2)、右脚坐标点A3(x3,y3,z3)，可得到右脚踝到右脚向量向量n2与向量的夹角即为如果角度θ2的夹角小于90°，不变，否则，冠状面法向量变为 n2＝(-C1,-C2,-C3)。
步骤二、上臂评分；上臂评分包括为左上臂评分和右上臂评分；
参阅图3a-3e，上臂评分基础评分是通过查看上臂的弯曲程度给出评定，加分项中如果肩膀上提加1分；如果上臂外展加1分，如果胳膊的重量可以得到支撑则减1分；
上臂评分需要计算肩膀与肘连接的向量与两个法向量的夹角，根据角度所在区间确定基础评分；再以肩中心为中点，计算肩膀到肩中心与肩中心到颈部的夹角，从而确定肩膀是否上提；由于上臂正常活动时，最远的活动距离是肩中心到肩膀的向量垂直活动平面，当上臂外展之后，肘到肩中心的距离将大于直角三角形的斜边，从而通过长度比较判断是否外展；支撑通过计算肘的点是否在固定的活动区域，从而判断是否存在支撑情况；
上臂需要考虑先采集颈坐标点A5(x5,y5,z5)，左肩膀坐标点A6(x6,y6,z6)、右肩膀坐标点 A7(x7,y7,z7)、左肘坐标点A9(x9,y9,z9)、右肘坐标点A10(x10,y10,z10)，肩中心坐标点A11(x11,y11,z11)，得到左肩膀到左肘向量右肩膀到右肘向量肩中心到左肩膀向量肩中心到右肩膀向量肩中心到颈部向量
步骤二中所述的左上臂评分和右上臂评分的具体方法如下：
a、对左上臂进行评分；评分包括基础分和加、减分；
①、基础分的评分标准为：参阅图4，计算与n1、n2夹角θ3、θ4，当θ3＜20°时，评分为1分，当θ4＞90°或20°≤θ3＜45°时，评分为2分，当θ4＜90°或45°≤θ3＜90°时，评分为3分，当θ4＜90°或90°＜θ3时，评分为4分；
②、加、减分的评分标准为：加分项判定包括肩膀是否上提，左上臂是否外展，胳膊的重量是否可以得到支撑；
肩膀是否上提，只需要计算与夹角θ5，当θ5＜70°时，认为肩膀上提，在基础分的上面加1分，否则肩膀未上提；
参阅图5，左上臂是否外展，只需先计算肩中心到左肩膀的距离再计算左肩膀到左肘的距离如果未外展，识别时，需要记录当前肩中心和左肘的距离接下来判断是否如果是，即表示左上臂外展，在基础分的上面加1分，否则未上提；
参阅图6，胳膊的重量是否可以得到支撑需要记录第一动作时左肘点的位置点 D1(X1,Y1,Z1)，随后的动作评价距离就说明左肘未离开固定位置，认为有支撑，在基础分的上面减1分，否则没有支撑；
b、对右上臂进行评分；评分包括基础分和加、减分；
①、基础分的评分标准为：计算与n1、n2夹角θ6、θ7，当θ6＜20°时，评分为1 分，当θ7＞90°或20°≤θ6＜45°时，评分为2分，当θ7＜90°或45°≤θ6＜90°时，评分为3分，当θ7＜90°或90°＜θ6时，评分为4分；
②、加、减分的评分标准为：加分项判定包括肩膀是否上提，右上臂是否外展，胳膊的重量是否可以得到支撑；
肩膀是否上提，只需要计算与夹角θ8，当θ8＜70°时，认为肩膀上提，在基础分的上面加1分，否则肩膀未上提；
右上臂是否外展，只需先计算肩中心到右肩膀的距离再计算右肩膀到右肘的距离如果未外展，识别时，需要记录当前肩中心和右肘的距离接下来判断是否如果是，即表示右上臂外展，在基础分的上面加1分，否则未上提；
胳膊的重量是否可以得到支撑需要记录第一动作时右肘点的位置点D2(X2,Y2,Z2)，随后的动作评价距离就说明右肘未离开固定位置，认为有支撑，在基础分的上面减1分，否则没有支撑。
步骤三、前臂评分；前臂评分包括左前臂评分和右前臂评分；
参阅图7a-7c，前臂的基础评分需要根据前臂的弯曲程度评定，加分项是如果前臂置于身体中线的另一侧或置于身体的外侧则加1分；
前臂的基础得分需要计算肘到手腕的向量与横断面法向量的夹角，根据夹角进行基础分判定，加分项需要通过计算肩中心到左肩膀向量与肘到手腕的向量夹角进行判定，其中过中线的夹角需要根据肩中心到左肩膀的长度即斜边和左肘到左手腕长度通过余弦定理换算；
前臂需要考虑先采集左肘坐标点A9(x9,y9,z9)、右肘坐标点A10(x10,y10,z10)、左手腕坐标点A12(x12,y12,z12)、右手腕坐标点A13(x13,y13,z13)，左肘到左手腕向量右肘到右手腕向量
步骤三中所述的左前臂评分和右前臂评分的具体方法如下：
c、对左前臂进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：参阅图8，计算与n1夹角θ9，当60°＜θ9＜100°时，评分为1分，当0°＜θ9≤60°或100°≤θ9时，评分为2分；
②、加分的评分标准为：加分项判定包括前臂置于身体中线的另一侧或置于身体的外侧；
如果左前臂在正常范围进行虚拟装配，那么分两步进行识别：
第一步，计算肩中心到左肩膀向量与的夹角θ10，当θ10＜90°时，表示置于身体的外侧，加1分，否则进行第二步识别；
第二步，参阅图9，计算反向夹角多大会超过中线，肩中心到左肩膀的距离l1，左肘到左手腕长度可以求得夹角为当θ10＞(180°-θ11)时，表示跨过中线，加1分，否则，不加分；
d、对右前臂进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：计算与n1夹角θ9，当60°＜θ12＜100°时，评分为1分，当0°＜θ12≤60°或100°≤θ12时，评分为2分；
②、加分的评分标准为：加分项判定包括前臂置于身体中线的另一侧或置于身体的外侧；
如果右前臂在正常范围进行虚拟装配，那么分两步进行识别：
第一步，计算肩中心到右肩膀向量与的夹角θ13，当θ13＜90°时，表示置于身体的外侧，加1分，否则进行第二步识别；
第二步，计算反向夹角多大会超过中线，肩中心到右肩膀的距离l5，右肘到右手腕长度可以求得夹角为当θ13＞(180°-θ14)时，表示跨过中线，加1分，否则，不加分。
步骤四、腕部评分；腕部评分包括左手腕评分和右手腕评分；
参阅图10a-10d，腕部的基础评分是根据手的弯曲程度评定，加分项仅通过弯曲是否脱离中线评定，除此之外还有腕部扭转的评定，在腕部可扭转的范围1分，接近或处于极限则为2分；
腕部的基础得分需要计算肘到手腕向量与手腕到指尖向量的夹角，从而确定基础得分；加分项是腕部脱离中线，假设腕部未脱离中线，肘到手腕向量与手腕到指尖向量应为钝角三角形，可以计算出斜边长度，此时指尖点到肘的距离应与斜边相等，如果脱离中线，则小于斜边长度；其中腕部扭转通过对比肘和手腕的欧拉角判断即欧拉角通过Kinect V2采集的骨骼点四元数换算；
腕部需要考虑先采集左肘坐标点A9(x9,y9,z9)、右肘坐标点A10(x10,y10,z10)、左手腕坐标点A12(x12,y12,z12)、右手腕坐标点A13(x13,y13,z13)、左指尖坐标点A14(x14,y14,z14)、右指尖坐标点A15(x15,y15,z15)，左肘到左手腕向量右肘到右手腕向量左手腕到左指尖向量右肘到右手腕向量左肘四元数q1＝[Wq1 Xq1 Yq1 Zq1]T、右肘四元数 q2＝[Wq2 Xq2 Yq2 Zq2]T、左手腕四元数q3＝[Wq3 Xq3 Yq3 Zq3]T、右手腕四元数 q4＝[Wq4 Xq4 Yq4 Zq4]T；四元数直接由Kinect V2可输出，其中W是旋转的角度，X,Y,Z 用来确定旋转轴，可表示为Q＝W+Xi+Yj+Zk，对于i,j,k本身的几何意义可以理解为一种旋转，其中i旋转代表X轴与Y轴相交平面中X轴正向向Y轴正向的旋转，j旋转代表Z 轴与X轴相交平面中Z轴正向向X轴正向的旋转，k旋转代表Y轴与Z轴相交平面中Y轴正向向Z轴正向的旋转；
步骤四中所述的左手腕评分和右手腕评分的具体方法如下：
e、对左手腕进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：
参阅图11，计算与夹角θ15，当θ15＜5°时，评分为1分，当5°≤θ15＜15°时，评分为2分，当15°≤θ15时，评分为3分；
②、加分的评分标准为：加分项为腕部弯曲是否脱离中线；
左肘到左手腕长度l9，左手腕到左指尖长度计算此时左指尖到左肘的距离当加1分，否则，不加分；
参阅图13，扭转需要计算左肘欧拉角为
左手腕的欧拉家为
如果(φ3-φ1)＜60°、且且(γ3-γ1)＜60°、且则认为左手腕部在可扭转的范围，评分为1分，否则，评分为2分；
f、对右手腕进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：计算与夹角θ16，当θ16＜5°时，评分为1分，当5°≤θ16＜15°时，评分为2分，当15°≤θ16时，评分为3分；
②、加分的评分标准为：加分项为腕部弯曲是否脱离中线；
参阅图12，右肘到右手腕长度l10，右手腕到右指尖长度计算此时右指尖到右肘的距离当加1分，否则，不加分；
扭转需要计算右肘欧拉角为
右手腕的欧拉家为
如果且(φ4-φ2)＜60°、且(γ4-γ2)＜60°、且则认为右腕部在可扭转的范围，评分为1分，否则，评分为2分。
步骤五、颈部评分；
参阅图14a-14d，颈部评分基础评分是根据头部的弯曲程度评定，加分项包括颈部扭转和颈部侧弯；
颈部通过计算头到颈部的向量与两个法向量的夹角，即可根据角度范围得到基础得分。加分项颈部的扭转只需要比较颈部与肩中心的欧拉角即可进行评判；颈部的侧弯可计算肩中心到肩膀的向量与头到颈部的向量的夹角，从而判断侧弯情况；
颈部需要考虑先采集坐标点A5(x5,y5,z5)、左肩膀坐标点A6(x6,y6,z6)、肩中心坐标点 A11(x11,y11,z11)、头坐标点A16(x16,y16,z16)；头到颈部向量颈四元数q5＝[Wq5 Xq5 Yq5 Zq5]T、头四元数q6＝[Wq6 Xq6 Yq6 Zq6]T；四元数直接由 Kinect V2可输出，其中W是旋转的角度，X,Y,Z用来确定旋转轴，可表示为 Q＝W+Xi+Yj+Zk，对于i,j,k本身的几何意义可以理解为一种旋转，其中i旋转代表X轴与Y轴相交平面中X轴正向向Y轴正向的旋转，j旋转代表Z轴与X轴相交平面中Z轴正向向X轴正向的旋转，k旋转代表Y轴与Z轴相交平面中Y轴正向向Z轴正向的旋转；
步骤五中颈部评分的具体方法如下：
对颈部进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：
计算与n1、n2的夹角θ17、θ18，当θ17＜10°且θ18＞90°时，评分为1分，当 10°≤θ17＜20°且θ18＞90°时，评分为2分，当θ17＞20°且θ18＞90°时，评分为3分，当θ18≤90°时，评分为4分；
②、加分的评分标准为：
加分项中颈部计算欧拉角为
头欧拉角为
如果(φ6-φ5)＞15°或或(γ6-γ5)＞15°，即说明颈部扭转，加1分，否则不加分；
加分项中颈部侧弯计算与夹角θ19，如果θ19＜85°或θ19＞95°，加1分，否则不加分。
步骤六、躯干评分；
参阅图15a-15d，躯干评分基础评分是根据身体的弯曲程度评定，如果是坐姿则为1 分，加分项包括躯干扭转和躯干侧弯；
躯干的通过计算肩中心到髋关节中心的向量与法向量n1的夹角，根据夹角的范围得到基础得分，其中坐姿的评估需要比较左臀到左膝盖向量与法向量n2的夹角进行评价。加分项扭转比较肩中心与髋关节中心的欧拉角即可进行评判；躯的侧弯可计算肩中心到髋关节中心的向量与左臀到右臀的向量的夹角，从而判断侧弯情况；
躯干需要考虑先采集肩中心坐标点A11(x11,y11,z11)、髋关节中心坐标点A17(x17,y17,z17)、左臀坐标点A18(x18,y18,z18)、右臀坐标点A19(x19,y19,z19)，左膝盖坐标点A20(x20,y20,z20)，肩中心到髋关节中心的向量左臀到右臀的向量左臀到左膝盖向量肩中心四元数q7＝[Wq7 Xq7 Yq7 Zq7]T、髋关节中心四元数q8＝[Wq8 Xq8 Yq8 Zq8]T；四元数直接由Kinect V2可输出，其中W是旋转的角度，X,Y,Z用来确定旋转轴，可表示为 Q＝W+Xi+Yj+Zk，对于i,j,k本身的几何意义可以理解为一种旋转，其中i旋转代表X轴与Y轴相交平面中X轴正向向Y轴正向的旋转，j旋转代表Z轴与X轴相交平面中Z轴正向向X轴正向的旋转，k旋转代表Y轴与Z轴相交平面中Y轴正向向Z轴正向的旋转；
步骤六中躯干评分的具体方法如下：
对躯干进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：
计算与n1的夹角θ20，当θ20＜3°时，评分为1分，当3°≤θ20＜20°时，评分为2分，当20°≤θ20＜60°时，评分为3分，当60°≤θ20时，评分为4分；如果与n2的夹角θ21＜30°，就认为躯干得到支撑，基础平分直接1分，否则，依照θ20范围评分；
②、加分的评分标准为：
加分项肩中心欧拉角为
髋关节中心欧拉角为
如果(φ8-φ7)＞15°或或(γ8-γ7)＞15°，即说明躯干扭转，加1分，否则不加分；
加分项中颈部侧弯计算与夹角θ22，如果θ22＜85°或θ22＞95°，加1分，否则不加分。
步骤七、腿部评分；
腿部的计分是双腿和双脚是否有很好的支撑且处于平衡状态且平衡1分，不平衡2分，本发明选取第一动作时默认为平衡，并记录左膝盖、右膝盖、左脚踝和右脚踝的空间点作为原始点，后续动作评价过程中如果以上四点离开原始点15cm，即认为平衡打破；
记录起始左膝盖坐标点Fw1(xw1,yw1,zw1)、右膝盖坐标点Fw2(xw2,yw2,zw2)、左脚踝坐标点 Fw3(xw3,yw3,zw3)、右脚踝坐标点Fw4(xw4,yw4,zw4)；采集左膝盖坐标点A20(x20,y20,z20)、右膝盖坐标点A21(x21,y21,z21)、左脚踝坐标点A22(x22,y22,z22)、右脚踝坐标点A23(x23,y23,z23)。
步骤七中腿部评分的具体方法如下：
计算 当l15＜15cm且l16＜15cm且l17＜15cm且l18＜15cm时，认为双腿和双脚均有很好的支撑，评分为1分，否则，评分为2分。
本方法主要对在虚拟装配场景中的操作人员进行快速上肢评价，通过Kinect V2收集人体25个骨骼点的数据，计算平面法向量后根据角度、距离和欧拉角进行RULA的自动评定。

Claims (7)

1.一种虚拟装配操作中RULA评测方法，其特征在于，该检测方法包括以下步骤：
步骤一、计算平面法向量；具体方法如下：
11)开启Kinect V2，通过Kinect V2人机交互设备中的深度相机获取人体25个部位骨骼点数据，其中25个部位骨骼点包括头、颈、肩中心、左拇指、右拇指、左指尖、右指尖、左手、右手、左手腕、右手腕、左肘、右肘、左肩膀、右肩膀、脊柱、髋关节中心、左臀、左膝盖、左脚踝、左脚、右臀、右膝盖、右脚踝、右脚；
12)计算横断面法向量：
采集人体直立时的左脚坐标点A1(x1,y1,z1)、右脚踝坐标点A2(x2,y2,z2)、右脚坐标点A3(x3,y3,z3)，可得向量向量构建横断面，首先确认横断面法向量可得
其中设B1为(y2-y1)×(z3-z2)-(z2-z1)×(y3-y2)，B2为(z2-z1)×(x3-x2)-(x2-x1)×(z3-z2)，B3为(x2-x1)×(y3-y2)-(y2-y1)×(x3-x2)；
横断面法向量即为n1＝(B1,B2,B3)，采集脊柱坐标点A4(x4,y4,z4)，颈坐标点A5(x5,y5,z5)，得到脊柱到颈横断面法向量n1与向量的夹角即为如果角度θ1的夹角小于90°，横断面法向量变为n1＝(-B1,-B2,-B3)，否则不变；
13)计算冠状面法向量；
采集人体直立时的左肩膀坐标点A6(x6,y6,z6)、右肩膀坐标点A7(x7,y7,z7)、髋关节中心坐标点A8(x8,y8,z8)，可得到左肩膀到右肩膀向量右肩膀到髋关节中心向量构建冠状面，首先确认冠状面法向量 可得
其中设为C1为(y7-y6)×(z8-z7)-(z7-z6)×(y8-y7)，C2为(z7-z6)×(x8-x7)-(x7-x6)×(z8-z7)，C3为(x7-x6)×(y8-y7)-(y7-y6)×(x8-x7)；
冠状面法向量即为n2＝(C1,C2,C3)，采集右脚踝坐标点A2(x2,y2,z2)、右脚坐标点A3(x3,y3,z3)，可得到右脚踝到右脚向量向量n2与向量的夹角即为如果角度θ2的夹角小于90°，不变，否则，冠状面法向量变为n2＝(-C1,-C2,-C3)；
步骤二、上臂评分；上臂评分包括为左上臂评分和右上臂评分；
上臂评分基础评分是通过查看上臂的弯曲程度给出评定，加分项中如果肩膀上提加1分；如果上臂外展加1分，如果胳膊的重量可以得到支撑则减1分；
上臂评分需要计算肩膀与肘连接的向量与两个法向量的夹角，根据角度所在区间确定基础评分；再以肩中心为中点，计算肩膀到肩中心与肩中心到颈部的夹角，从而确定肩膀是否上提；由于上臂正常活动时，最远的活动距离是肩中心到肩膀的向量垂直活动平面，当上臂外展之后，肘到肩中心的距离将大于直角三角形的斜边，从而通过长度比较判断是否外展；支撑通过计算肘的点是否在固定的活动区域，从而判断是否存在支撑情况；
上臂需要考虑先采集颈坐标点A5(x5,y5,z5)，左肩膀坐标点A6(x6,y6,z6)、右肩膀坐标点A7(x7,y7,z7)、左肘坐标点A9(x9,y9,z9)、右肘坐标点A10(x10,y10,z10)，肩中心坐标点A11(x11,y11,z11)，得到左肩膀到左肘向量右肩膀到右肘向量肩中心到左肩膀向量肩中心到右肩膀向量肩中心到颈部向量
步骤三、前臂评分；前臂评分包括左前臂评分和右前臂评分；
前臂的基础评分需要根据前臂的弯曲程度评定，加分项是如果前臂置于身体中线的另一侧或置于身体的外侧则加1分；
前臂的基础得分需要计算肘到手腕的向量与横断面法向量的夹角，根据夹角进行基础分判定，加分项需要通过计算肩中心到左肩膀向量与肘到手腕的向量夹角进行判定，其中过中线的夹角需要根据肩中心到左肩膀的长度即斜边和左肘到左手腕长度通过余弦定理换算；
前臂需要考虑先采集左肘坐标点A9(x9,y9,z9)、右肘坐标点A10(x10,y10,z10)、左手腕坐标点A12(x12,y12,z12)、右手腕坐标点A13(x13,y13,z13)，左肘到左手腕向量右肘到右手腕向量
步骤四、腕部评分；腕部评分包括左手腕评分和右手腕评分；
腕部的基础评分是根据手的弯曲程度评定，加分项仅通过弯曲是否脱离中线评定，除此之外还有腕部扭转的评定，在腕部可扭转的范围1分，接近或处于极限则为2分；
腕部的基础得分需要计算肘到手腕向量与手腕到指尖向量的夹角，从而确定基础得分；加分项是腕部脱离中线，假设腕部未脱离中线，肘到手腕向量与手腕到指尖向量应为钝角三角形，可以计算出斜边长度，此时指尖点到肘的距离应与斜边相等，如果脱离中线，则小于斜边长度；其中腕部扭转通过对比肘和手腕的欧拉角判断即欧拉角通过Kinect V2采集的骨骼点四元数换算；
腕部需要考虑先采集左肘坐标点A9(x9,y9,z9)、右肘坐标点A10(x10,y10,z10)、左手腕坐标点A12(x12,y12,z12)、右手腕坐标点A13(x13,y13,z13)、左指尖坐标点A14(x14,y14,z14)、右指尖坐标点A15(x15,y15,z15)，左肘到左手腕向量右肘到右手腕向量左手腕到左指尖向量右肘到右手腕向量左肘四元数q1＝[Wq1 Xq1 Yq1 Zq1]T、右肘四元数q2＝[Wq2 Xq2 Yq2 Zq2]T、左手腕四元数q3＝[Wq3 Xq3 Yq3 Zq3]T、右手腕四元数q4＝[Wq4 Xq4 Yq4 Zq4]T；四元数直接由KinectV2可输出，其中W是旋转的角度，X,Y,Z用来确定旋转轴，可表示为Q＝W+Xi+Yj+Zk，对于i,j,k本身的几何意义可以理解为一种旋转，其中i旋转代表X轴与Y轴相交平面中X轴正向向Y轴正向的旋转，j旋转代表Z轴与X轴相交平面中Z轴正向向X轴正向的旋转，k旋转代表Y轴与Z轴相交平面中Y轴正向向Z轴正向的旋转；
步骤五、颈部评分；
颈部评分基础评分是根据头部的弯曲程度评定，加分项包括颈部扭转和颈部侧弯；
颈部通过计算头到颈部的向量与两个法向量的夹角，即可根据角度范围得到基础得分。加分项颈部的扭转只需要比较颈部与肩中心的欧拉角即可进行评判；颈部的侧弯可计算肩中心到肩膀的向量与头到颈部的向量的夹角，从而判断侧弯情况；
颈部需要考虑先采集坐标点A5(x5,y5,z5)、左肩膀坐标点A6(x6,y6,z6)、肩中心坐标点A11(x11,y11,z11)、头坐标点A16(x16,y16,z16)；头到颈部向量颈四元数q5＝[Wq5 Xq5 Yq5 Zq5]T、头四元数q6＝[Wq6 Xq6 Yq6 Zq6]T；
步骤六、躯干评分；
躯干评分基础评分是根据身体的弯曲程度评定，如果是坐姿则为1分，加分项包括躯干扭转和躯干侧弯；
躯干的通过计算肩中心到髋关节中心的向量与法向量n1的夹角，根据夹角的范围得到基础得分，其中坐姿的评估需要比较左臀到左膝盖向量与法向量n2的夹角进行评价。加分项扭转比较肩中心与髋关节中心的欧拉角即可进行评判；躯的侧弯可计算肩中心到髋关节中心的向量与左臀到右臀的向量的夹角，从而判断侧弯情况；
躯干需要考虑先采集肩中心坐标点A11(x11,y11,z11)、髋关节中心坐标点A17(x17,y17,z17)、左臀坐标点A18(x18,y18,z18)、右臀坐标点A19(x19,y19,z19)，左膝盖坐标点A20(x20,y20,z20)，肩中心到髋关节中心的向量左臀到右臀的向量左臀到左膝盖向量肩中心四元数q7＝[Wq7 Xq7 Yq7 Zq7]T、髋关节中心四元数q8＝[Wq8 Xq8 Yq8 Zq8]T
步骤七、腿部评分；
腿部的计分是双腿和双脚是否有很好的支撑且处于平衡状态且平衡1分，不平衡2分，本发明选取第一动作时默认为平衡，并记录左膝盖、右膝盖、左脚踝和右脚踝的空间点作为原始点，后续动作评价过程中如果以上四点离开原始点15cm，即认为平衡打破；
记录起始左膝盖坐标点Fw1(xw1,yw1,zw1)、右膝盖坐标点Fw2(xw2,yw2,zw2)、左脚踝坐标点Fw3(xw3,yw3,zw3)、右脚踝坐标点Fw4(xw4,yw4,zw4)；采集左膝盖坐标点A20(x20,y20,z20)、右膝盖坐标点A21(x21,y21,z21)、左脚踝坐标点A22(x22,y22,z22)、右脚踝坐标点A23(x23,y23,z23)。
2.根据权利要求1所述的一种虚拟装配操作中RULA评测方法，其特征在于，步骤二中所述的左上臂评分和右上臂评分的具体方法如下：
a、对左上臂进行评分；评分包括基础分和加、减分；
①、基础分的评分标准为：计算与n1、n2夹角θ3、θ4，当θ3＜20°时，评分为1分，当θ4＞90°或20°≤θ3＜45°时，评分为2分，当θ4＜90°或45°≤θ3＜90°时，评分为3分，当θ4＜90°或90°＜θ3时，评分为4分；
②、加、减分的评分标准为：加分项判定包括肩膀是否上提，左上臂是否外展，胳膊的重量是否可以得到支撑；
肩膀是否上提，只需要计算与夹角θ5，当θ5＜70°时，认为肩膀上提，在基础分的上面加1分，否则肩膀未上提；
左上臂是否外展，只需先计算肩中心到左肩膀的距离再计算左肩膀到左肘的距离如果未外展，识别时，需要记录当前肩中心和左肘的距离接下来判断是否如果是，即表示左上臂外展，在基础分的上面加1分，否则未上提；
胳膊的重量是否可以得到支撑需要记录第一动作时左肘点的位置点D1(X1,Y1,Z1)，随后的动作评价距离就说明左肘未离开固定位置，认为有支撑，在基础分的上面减1分，否则没有支撑；
b、对右上臂进行评分；评分包括基础分和加、减分；
①、基础分的评分标准为：计算与n1、n2夹角θ6、θ7，当θ6＜20°时，评分为1 分，当θ7＞90°或20°≤θ6＜45°时，评分为2分，当θ7＜90°或45°≤θ6＜90°时，评分为3分，当θ7＜90°或90°＜θ6时，评分为4分；
②、加、减分的评分标准为：加分项判定包括肩膀是否上提，右上臂是否外展，胳膊的重量是否可以得到支撑；
肩膀是否上提，只需要计算与夹角θ8，当θ8＜70°时，认为肩膀上提，在基础分的上面加1分，否则肩膀未上提；
右上臂是否外展，只需先计算肩中心到右肩膀的距离再计算右肩膀到右肘的距离如果未外展，识别时，需要记录当前肩中心和右肘的距离接下来判断是否如果是，即表示右上臂外展，在基础分的上面加1分，否则未上提；
胳膊的重量是否可以得到支撑需要记录第一动作时右肘点的位置点D2(X2,Y2,Z2)，随后的动作评价距离就说明右肘未离开固定位置，认为有支撑，在基础分的上面减1分，否则没有支撑。
3.根据权利要求1所述的一种虚拟装配操作中RULA评测方法，其特征在于，步骤三中所述的左前臂评分和右前臂评分的具体方法如下：
c、对左前臂进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：计算与n1夹角θ9，当60°＜θ9＜100°时，评分为1分，当0°＜θ9≤60°或100°≤θ9时，评分为2分；
②、加分的评分标准为：加分项判定包括前臂置于身体中线的另一侧或置于身体的外侧；
如果左前臂在正常范围进行虚拟装配，那么分两步进行识别：
第一步，计算肩中心到左肩膀向量与的夹角θ10，当θ10＜90°时，表示置于身体的外侧，加1分，否则进行第二步识别；
第二步，计算反向夹角多大会超过中线，肩中心到左肩膀的距离l1，左肘到左手腕长度可以求得夹角为当θ10＞(180°-θ11)时，表示跨过中线，加1分，否则，不加分；
d、对右前臂进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：计算与n1夹角θ9，当60°＜θ12＜100°时，评分为1分，当0°＜θ12≤60°或100°≤θ12时，评分为2分；
②、加分的评分标准为：加分项判定包括前臂置于身体中线的另一侧或置于身体的外侧；
如果右前臂在正常范围进行虚拟装配，那么分两步进行识别：
第一步，计算肩中心到右肩膀向量与的夹角θ13，当θ13＜90°时，表示置于身体的外侧，加1分，否则进行第二步识别；
第二步，计算反向夹角多大会超过中线，肩中心到右肩膀的距离l5，右肘到右手腕长度可以求得夹角为当θ13＞(180°-θ14)时，表示跨过中线，加1分，否则，不加分。
4.根据权利要求1所述的一种虚拟装配操作中RULA评测方法，其特征在于，步骤四中所述的左手腕评分和右手腕评分的具体方法如下：
e、对左手腕进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：
计算与夹角θ15，当θ15＜5°时，评分为1分，当5°≤θ15＜15°时，评分为2分，当15°≤θ15时，评分为3分；
②、加分的评分标准为：加分项为腕部弯曲是否脱离中线；
左肘到左手腕长度l9，左手腕到左指尖长度计算此时左指尖到左肘的距离当加1分，否则，不加分；
扭转需要计算左肘欧拉角为
左手腕的欧拉家为
如果(φ3-φ1)＜60°、且且(γ3-γ1)＜60°、且则认为左手腕部在可扭转的范围，评分为1分，否则，评分为2分；
f、对右手腕进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：计算与夹角θ16，当θ16＜5°时，评分为1分，当5°≤θ16＜15°时，评分为2分，当15°≤θ16时，评分为3分；
②、加分的评分标准为：加分项为腕部弯曲是否脱离中线；
右肘到右手腕长度l10，右手腕到右指尖长度计算此时右指尖到右肘的距离当加1分，否则，不加分；
扭转需要计算右肘欧拉角为
右手腕的欧拉家为
如果且(φ4-φ2)＜60°、且(γ4-γ2)＜60°、且则认为右腕部在可扭转的范围，评分为1分，否则，评分为2分。
5.根据权利要求1所述的一种虚拟装配操作中RULA评测方法，其特征在于，步骤五中颈部评分的具体方法如下：
对颈部进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：
计算与n1、n2的夹角θ17、θ18，当θ17＜10°且θ18＞90°时，评分为1分，当10°≤θ17＜20°且θ18＞90°时，评分为2分，当θ17＞20°且θ18＞90°时，评分为3分，当θ18≤90°时，评分为4分；
②、加分的评分标准为：
加分项中颈部计算欧拉角为
头欧拉角为
如果(φ6-φ5)＞15°或或(γ6-γ5)＞15°，即说明颈部扭转，加1分，否则不加分；
加分项中颈部侧弯计算与夹角θ19，如果θ19＜85°或θ19＞95°，加1分，否则不加分。
6.根据权利要求1所述的一种虚拟装配操作中RULA评测方法，其特征在于，步骤六中躯干评分的具体方法如下：
对躯干进行评分；评分包括基础分和加分；
①、基础分的评分标准为：
计算与n1的夹角θ20，当θ20＜3°时，评分为1分，当3°≤θ20＜20°时，评分为2分，当20°≤θ20＜60°时，评分为3分，当60°≤θ20时，评分为4分；如果与n2的夹角θ21＜30°，就认为躯干得到支撑，基础平分直接1分，否则，依照θ20范围评分；
②、加分的评分标准为：
加分项肩中心欧拉角为
髋关节中心欧拉角为
如果(φ8-φ7)＞15°或或(γ8-γ7)＞15°，即说明躯干扭转，加1分，否则不加分；
加分项中颈部侧弯计算与夹角θ22，如果θ22＜85°或θ22＞95°，加1分，否则不加分。
7.根据权利要求1所述的一种虚拟装配操作中RULA评测方法，其特征在于，步骤七中腿部评分的具体方法如下：
计算 当l15＜15cm且l16＜15cm且l17＜15cm且l18＜15cm时，认为双腿和双脚均有很好的支撑，评分为1分，否则，评分为2分。
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